全封闭活塞式压缩机！#模拟

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1、=1AB&C，*1B’，&((%"9D6#7E!F6*:$<&4全封闭活塞式压缩机!"#模拟!西安交通大学何志龙郭蓓李连生束鹏程加西贝拉压缩机有限公司陈德权曾卫东摘要提出了全封闭活塞式压缩机热力性能和流体流动的!"#模拟方法。模拟采用了一维稳态的模型，建立了通用的控制方程形式（能量、动量和连续方程），充分考虑了各部分的换热和整个区域的热平衡，并对$%&和$’(()进行了模拟计算和对比。关键词压缩机制冷模拟活塞全封闭%引言模拟，可以获得较好效果，为压缩机的工质替代和优化设计以及实验研究提供理论依据。全封闭活塞式压缩机广泛应用于各种制冷系统，特别是冰箱用压缩机中。压缩机工作过程中&数学模型流体流

2、动是一种复杂的多维、可压缩紊流，流动过程快，而且形状复杂，如果采用多维紊流模型，对以;7%%&型和;7%%&!<型冰箱用压缩机为*)+,-./012-3求解，则计算复杂，计算时间长，对例，其结构如图&所示。计算机要求很高，在微机中应用较为困难。本文采用了简化的!"#方法，对活塞式压缩机的工作过程作了以下假设：（%）一维稳态流动；（&）不考虑流动中的轴向换热；（4）忽略气体的动能和势能。全封闭活塞式压缩机系统如图%所示，从吸气管到排气管，整个区域可划分成%5个单元，每个单元为一个控制容积，对控制容积采用通用的控制方程，进行离散，采用/6789:方法求解，就图&压缩机结构可以求出各个控制容积在不

3、同时刻的压力、温度从压缩机的进气管，经吸气消音室到排气消和比容等值，进而可以求出整个压缩循环的各种性音室、排气管，划分为%5个单元。每个单元为一能参数，如压缩机耗功、容积效率、!"#值等参数。个控制容积（!=），节点位于单元的中心，并假定各个控制容积内流体状态相同，可得到以下各个控制容积的控制方程（能量、动量、连续方程和状态方程）：>>"$!$(.!$%?@(（%）"&.>>"（$’）（&）$(’(.$%’%?@)*"&..>>"（$+）"#."’图%压缩机系统示意!$(+(.!$%+%?.’.#"&"&"&通过对压缩机热力性能和流体流动进行!"#>>@,.-*（4）!收稿日期：&(((—%

4、%—&(&#流体机械&""*年第&1卷第,期（!"，#，!）!"（#）编写子程序对上式进行求解。$式中$———控制容积的平均速度$)求解过程"———控制容积的平均压力$%———控制容积的平均内能本文采用345678算法，推广到可压缩流%&———流入控制容积的净热量场［(+-］，可以对所划分的区域进行求解。节点位%’(———控制容积内流体对外界做功于控制容积的中心，采用交错网格，即速度存在于)———时间压力网格的边界上。压力没有控制方程，压力和下角*———控制容积进口速度的关系隐含于连续方程中，把动量方程的离下角"———控制容积出口散形式所规定的压力与速度的关系代入连续方程在动量方程（&）中就

5、得到了压力修正方程。在各个控制容积中，控!!’$’$-制方程采用全隐格式，对流项采用一阶迎风格式。+(!（"*$""）,$（(）&首先，假定一个速度场分布，计算出动量离散式中!———表面摩擦系数方程中的系数及常数项。假定压力场分布"，求,———控制容积的界面面积解动量方程得出新的速度场分布=，再求解压力-———控制容积的换热面积修正方程得到一个压力修正值’"9，根据’"9改%在能量方程（)）中，&主要是由对流换热引起进速度场分布得’=9，利用改进后的速度场分布的，可忽略辐射换热，并考虑各部分的热平’=9，求解那些通过源项和物性等与速度耦合的［*+)］衡，换热方程可表示如下：变量，如温度、比容

6、等。然后再利用改进后的速度./!"（#/$#）（,）场分布重新计算动量离散方程中的系数及常数#24项，并用改进后的压力场分布作为下一层次迭代其中"!-1%"3（-）0(计算的初值。重复上述过程，直到获得收敛的解，1%!!50(.$继而完成整个循环过程。"3!$4".#在求解过程中，为保证整个速度场的收敛速式中#———导热系数度，计算压力修正值时对"9作亚松弛，取>?!0(———当量直径"%0。动量、能量和压力修正方程的差分方程采用-、2、4———常数直接求解法（:;5<）。状态方程（#）采用计算制冷剂较为精确的马［#］丁$侯方程，其压力、焓、内能可表示如下：#结果分析$6#.#,-*/2*#

7、/4*%7"!!*（0）*!*（$$8）"为检验模拟的效果，本文对=5**&型和9!+（9"，#，!）（1）=5**&>?压缩机进行了模拟计算，并采用了@*&、%!9$"$（*"）@,""A两种工质进行了比较。压缩机工况采用阀片的动态模型采用：<3B@<8标准工况，冷凝温度(#%#C，蒸发温度$0"#%（:，;，)）/7#%（:，;，)）/*&&)%)C，过冷温度)&%&C，环境温度)&%&C。压缩#)&!&